灌浆技术在张坪水库工程施工中的应用

祝莹

张坪水库监理部       陕西商洛      726000

摘要：张坪水库工程施工中，通过坝基固结灌浆、坝基上游防渗帷幕灌浆、、地下溶洞（溶槽）特殊灌浆处理、坝体充填灌浆四大灌浆技术，解决了坝基地质缺陷和坝体施工缺陷，值得借鉴。

一、工程概况

张坪水库枢纽工程是一座修建在伊洛河干流上游的水源工程，位于商洛市洛南县保安镇二道河村东，坝址西距洛源镇13km，东距保安镇4km，距洛南县城27km，工程区有县乡公路通过，交通较为方便。

工程枢纽主要由溢流坝段、非溢流坝段、引水孔、泄洪排沙孔等部分组成。水库校核洪水位1121.64m，设计洪水位1120.00m，正常蓄水位1120.00m，死水位1105.00m，最大坝高52m，总库容1000万两m³，有效库容200万两m³，死库容200万两m³。主要建筑物溢流坝、非溢流坝段、引水孔、泄洪排沙孔等按4级建筑物，次要建筑物和临时建筑物为5级建筑物。

挡水建筑物为细石混凝土砌块石重力坝，坝顶高程1123.00m，坝底高程1071m，坝顶长200m,坝顶宽6m。迎水面为80cm浆砌块石，非溢流坝段背水面为1:0.7混凝土砌块石，溢流坝段为C25混凝土面板，内包C10细石混凝土砌块石。

该工程由陕西省水工程勘测设计院设计，中国水利水电第四工程局施工，陕西盛源鑫项目管理有限公司监理。

二、灌浆技术应用

1、坝基固结灌浆

坝基固结灌浆目的是：加固基础，提高基础的承载能力。

张坪水库坝基开挖至原设计建基面后，岩石风化严重；溶槽、溶洞较多；裂隙较发育；基础承载力不够。为此，除继续挖掉岩石风化层、清理出溶槽、溶洞内杂物外，对坝基全部进行固结灌浆，固结灌浆孔距、排距均由原设计的3m变为2m，梅花型布置；灌浆范围确定为向大坝轮廓线上、下游各延伸2~3排。灌浆压力确定为0.5Mpa。设计固结灌浆25排，灌浆深度：大坝上游侧7排和下游侧9排孔深10m，中间部位8m。

固结灌浆压力尽可能大些，但为防止大坝混凝土在灌浆压力下产生抬裂破坏，必须布置安装抬动观测装置并加强观测，设计要求大坝混凝土以不引起抬动为限。所有固结灌浆孔均应在有混凝土盖重层厚度超过3.5m的条件下施工。

灌浆压力和灌浆深度在实际施工中应以压水试验调整确定。

固结灌浆按分序加密的原则，自上而下分段阻塞、孔内循环式灌浆，初拟按照三序施工，Ⅱ序孔在周围的Ⅰ序孔施工完毕且封孔后，实施钻灌，Ⅲ序孔在周围的Ⅱ序孔施工完毕且封孔后，实施钻灌。布孔图见下图。

○——第Ⅰ次序孔；

◑——第Ⅱ次序孔；

●——第Ⅲ次序孔。

固结灌浆孔应采用压力水进行裂隙冲洗，直至回水清净时止。冲洗压力为灌浆压力的80%，该值若大于1MPa时，采用1MPa。

固结灌浆采用纯水泥浆，灌浆浆液浓度应由稀变浓、逐级变浆，水泥浆液的水灰比比级可采用3:1、2:1、1:1、0.5:1四个比级。在灌浆过程中，若有冒浆、漏浆，应根据具体情况采用表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇等方法进行处理。

封孔采用压力封孔法，待灌浆结束后采用0.5:1的水泥浆进行封孔，当注入率小于0.4L/min持续20min后结束封孔，并将孔口抹平。

2、坝基帷幕灌浆

为了改善小溶孔、溶隙和节理裂隙发育处的防渗性能，提高坝基防渗处理效果，加强坝基帷幕灌浆，将基础部分帷幕由一排增加为两排。

1）将原设计帷幕灌浆孔进行加密，孔距由3m变为2m；帷幕由一排增设为两排，排距1.5m。靠下游一排帷幕孔孔底高程维持原设计不变，以3~5Lu控制；靠上游侧加设帷幕孔深为现状帷幕的2/3，孔斜偏向上游10°。

2）帷幕灌浆按照分序加密的原则进行，毎排分为两序施工，帷幕灌浆先灌下游排，后灌上游排。采用自上而下分段灌浆法灌浆。同一地段的基岩灌浆须先固结灌浆后进行帷幕灌浆。

3）灌浆压力：

P=p0+mD

P—灌浆压力（Mpa）；

p0—表面地段允许的压力（Mpa），取0.5；

m—灌浆段顶板在岩石中每加深1m，所允许增加的压力值（Mpa），取0.05；

D——灌浆段顶板以上岩石厚度（m）。

帷幕灌浆压力为下表。

灌浆段	单位	接触段	第二段	第三段	第四段	第五段	第六段	第七段	……
段长	m	2	3	5	5	5	5	5	5
灌浆压力	MPa	0.5	0.65	0.9	1.15	1.35	1.5	1.5	……

实际施工中以压水试验来确定，帷幕灌浆压力尽可能大些以提高防渗效果，但为防止大坝混凝土在灌浆压力下产生抬裂破坏，必须布置安装抬动观测装置并加强观测，设计要求大坝混凝土以不引起抬动为限。

河床部位帷幕灌浆在坝内廊道中进行，两岸坡需在施工中形成灌浆平台分段实施。

钻孔遇有洞穴、塌孔或掉块难以钻进时，可先进行灌浆处理，而后继续钻进。如发现集中漏水，应查明漏水部位、漏水量和漏水原因，经处理后，再行钻进。

4）裂隙冲洗和压水试验

裂隙冲洗：在灌浆前对所有灌浆孔进行裂隙冲洗。裂隙冲洗使用压力水进行。冲洗压力：采用80%的灌浆压力，且最大冲洗压力不超过1Mpa。

冲洗结束标准：冲至回水澄清后10min结束，孔内沉积物厚度不超过20cm。

压水试验：帷幕灌浆灌前均进行压水试验，压水试验采用简易压水的方法。

简易压水试验在裂隙冲洗后进行。压力采用80%的灌浆压力，且最大压力不超过1Mpa。。

结束标准：，每5min测读一次压水流量，持续20min后结束，取最后的流量值作为计算流量。压水成果以透水率表示。

帷幕检查孔压水采用单点或五点法，结束标准按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）附录A执行。分段和压水压力按监理工程师指示进行。

5）灌浆

灌浆方法：孔段钻孔结束后，采用孔口封闭、孔内循环法进行灌浆。灌浆自上而下分段施工，灌浆过程中采用灌浆自动记录仪监控灌浆流量和灌浆压力。

灌浆用的水泥应采用425早强普通硅酸盐水泥。

水灰比可选5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1等六个比级，一般情况下，开灌水灰比选用5：1。

浆液比级的变换：当灌浆压力保持不变，注入率持续减小时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比。

当某一比级的浆液的注入量已达300L在上或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级。

当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。

灌浆压力：使用灌浆压力按照设计要求或监理工程师指示进行控制。在灌浆泵和孔口均设压力表，灌浆压力主要以孔口压力表进行控制。灌浆过程中，灌浆尽快达到设计压力。

6）抬动观测

抬动变形观测包括相应的钻孔、观测仪器的埋设安装及观测、封孔等工序的作业。

设有抬动变形观测的部位，其观测孔邻近的灌浆孔段在裂隙冲洗、压水试验及灌浆过程中均应进行观测，将观测成果报监理人审查。

抬动变形观测委派专人进行观测记录，在裂隙冲洗、压水试验及灌浆等作业过程中，全程监控抬动情况。

7）封孔

灌浆结束后，采用置换和压力灌浆法进行封孔，先用0.5：1的浓浆置换出孔内稀浆，然后在孔后稳压不小于1小时。

3、溶洞处理方案

根据地质勘察结果，坝基溶洞总体上分为三类，其中①②类以溶孔溶隙为主，规模较小，基础开挖时尽可能人工开挖干净后，在基础加强固结灌浆和帷幕灌浆时大部分可自行充填，物理力学性能得以提高，不再单独处理。

对于第③类溶洞，因规模较大，联通性好，加之其分布在坝基上游侧应力较大部位，结合加深齿槽开挖局部挖除后，采用长臂挖机基本掏出溶洞内泥质充填物，再进行钻孔循环冲洗干净，然后填入混凝土振捣，最后灌注水泥使之饱满。

4、坝体充填灌浆

     张坪水库坝体为C10细石混凝土砌块石重力坝，无论怎样施工，坝体空洞、缝隙在所难免。为此，经建设单位、设计单位、监理单位、施工单位多次研究，最终决定对坝体进行灌浆处理，确保坝体压水试验透水率不超过5吕荣。具体做法：灌浆孔距3m，梅花状布设，每孔向下游倾斜，确保全部灌到，不留死角。每砌筑10m高为一灌浆层。每层灌浆结束7天后做压水试验，透水率不超过5吕荣为合格，若大于5吕荣需重新灌浆，直至压水试验合格为止。

5、其它

     本技术要求未尽事宜应按照《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94要求进行。

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